5 let v životě časopisu jakým je 21. STOLETÍ je hodně, ale stejná doba ve vědeckém výzkumu je často jen malým krůčkem v čase. Ten je zaplacen nesmírným úsilím badatelů, ale i nemalými finančními náklady. Vždyť na jeden nový lék od myšlenky až po realizaci se odhadují náklady na 700 000 amerických dolarů! 
Objevování něčeho nového často připomíná situaci, kdy se člověk pohybuje ve složitém bludišti a hledá cestu ven. Nikoli všem se to podaří. Mezi šťastlivce patří v posledních pěti letech i několik badatelů z naší republiky. Díky nim dostal celý svět novou naději, kterou vám raději blíže přiblížíme – často přímo výpověďmi objevitelů.
Prof. Antonín Holý zachraňuje životy miliony lidí
Pokud se s nenápadným skromným pánem náhodou setkáte, určitě na první pohled nepoznáte jednoho ze světové nejznámějších českých vědců.. Jmenuje se prof. RNDr. Antonín Holý, DrSc., Dr.h. c. a pracuje v Ústavu organické chemie a biochemie (ÚOCHEB) AV ČR. Premiér Mirek Topolánek mu loni 22. listopadu předal Národní cenu vlády ČR ČESKÁ HLAVA za rok 2007
Pro odborníky na celém světě, především však v USA, místo vizitky tohoto jednasedmdesátiletého chemika a biochemika stačí jen vyslovit názvy jeho preparátů: původního antiherpetika (proti začínajícím oparům) DUVIRAGEL či antivirových preparátů VISTIDE, VIREAD a HEPSERA.
Malá seznamka velkých objevů
VISTIDE účinně působí na mnoho tzv. DNA virů – například na virus pásového oparu, ale také na virus pravých neštovic, používá se i proti virovému zánětu oční sítnice.
HEPSERA je lékem proti virové žloutence typu B. Hepatitidou B trpí na celém světě zhruba 300 milionů pacientů a každý rok jich milion umírá.
VIREAD je v současnosti asi nejúčinnějším lékem proti AIDS, významně zvyšuje kvalitu života pacientů a stal se nadějí milionů HIV pozitivních pacientů na celém světě. Používání tohoto preparátu je schváleno v mnoha státech světa včetně Evropské unie a před nedávnem i v Japonsku.
Rodí se další světové unikáty
Prof. Holý se ovšem světovou slávou a různými poctami nenechává ukolébat. Jako expert na medicinální chemii stále poměřuje své síly s dalšími látkami, které se zdají být účinné na široké spektrum virových onemocnění. Už se konají virologické testy. Pokud dopadnou dobře, dočká se některá z látek už testům klinických. Jejich patentově právní ochrana je samozřejmě zajištěna.
Týmy prof. Holého a RNDr. Votruby z ÚOCHEB AV ČR stály u zrodu nového nadějného preparátu proti rakovině lymfatických uzlin – tzv. ne-Hodgkinovu lymfomu (NHL) a chronické lymfatické leukemii. Tuto látku s označením GS9219 prezentovala americká firma Gilead Sciences z Kalifornie na konferenci Americké společnosti pro výzkum rakoviny (American Association for Cancer Research). Nyní již začaly klinické testy ve spolupráci s vybranými nemocnicemi USA.
Nový preparát je mimořádně účinný: Jediná injekce látky GS9219 dokázala zbavit psa nádoru za šest dní. Pokud klinické testy naplní očekávání, uvedení nového léčiva na trh je reálné do šesti až osmi let.
Bez peněz se věda dělat nedá!
Americká farmaceutická společnost Gilead Sciences investuje do výzkumu, jehož výsledky nejsou někdy jednoznačné, značné finanční prostředky. Bez nich je nákladné zkoumání nemožné. V roce 2006 Gilead Science – v přítomnosti předsedy AV ČR prof. Václava Pačese – uzavřela s ÚOCHB AV ČR smlouvu zřizující nové společné výzkumné centrum, které se věnuje vývoji nových preparátů. Firma věnuje ústavu ročně 1 100 000 USD na výzkum nových léků. Z toho částka 200 000 dolarů je určena výhradně pro Antonína Holého, pro kterého byla zároveň zřízena čestná profesura v oboru medicinální chemie. Nutno říci, že mnoho peněz, které má prof. Holý k dispozici, putuje k nadějným mladým vědcům.
Od prof. Antonína Holého, jenž je mj. místopředsedou Vědecké rady AV ČR, se 21. STOLETˇI po slavnostním aktu podpisu dozvědělo:
„Vědecká práce předpokládá nezměrnou trpělivost, ale i značné množství fantazie. Často se ukáže, že cesta je slepá, musí se vrátit na začátek a vydat zase jiným směrem. Jindy se ovšem naopak shodou náhod přijde na výjimečný, původně nepředpokládaný objev.“
Unikátní objev českých vědců usnadní klonování
Nejrůžovějším snem všech vědců je, aby prestižní americký vědecký časopis SCIENCE informoval o výsledcích jejich práce. Takový sen si nyní proměnil ve skutečnost ing. Josef Fulka jr., PhD. – šéf týmu z Výzkumného ústavu živočišné výroby v Praze.
Čeští vědci předběhli dobu! Objevili totiž jeden z důvodů, proč se tak často
nedaří klonovat zvířata a lidská embrya. Jejich poznatky otevírají dosud netušené možnosti.
Jadérko je naprosto nezbytné
Dokázali, že klíčovou roli při vývoji oplozeného vajíčka a raného embrya hraje malá nenápadná záležitost – jadérko z vajíčka matky. Dosud nebylo jasné, jak přesně tato část funguje a jaký má úkol v oplozeném vajíčku a raném embryu.
Ing. Josef Fulka jr., PhD., ve spolupráci s dalšími kolegy (i z Japonska) vyvinul metodu, jak jadérko z buňky bezpečně vyjmout. Zkoumali, zda se po vyjmutí jadérka oplozené či naklonované embryo dále vyvíjí. Zjistili, že nikoli! Ovšem jakmile jadérka do myších zárodků vrátili, narodily se živé myšky. Vědci tak dokázali, že pro další vývoj jedince je jadérko z vejce nezbytné.
Tento fakt tak vysvětluje i některé neúspěšné případy klonování: Pokud výzkumníci z vejce s genetickou informací nevědomky odstraní celé jádro i s jadérkem, nemůže se po následném přenosu jiného jádra klon dále vyvíjet. S vědomím, jakou roli jadérko hraje, nyní mohou vědci výrazně zvýšit úspěšnost při klonování.
Co nám prozradil objevitel?
Šéf vědeckého týmu ing. Josef Fulka jr., PhD., exkluzivně pro 21. STOLETÍ uvedl:
„Na možnost manipulace s jadérkem (nukleolus) v oocytech (buňky vznikající během zrání vajíčka) savců jsem přišel na konci devadesátých let při pobytu v The Babraham Institute v britské Cambridge. Tehdy jsme se zaměřili na oocyty prasat a dokázali, že jadérko není nezbytné pro normální průběh předovulačního zrání. Možnost vyjímat poměrně velkou organelu (buněčná součást) se mi zdála zajímavá a nastiňovala řadu možností pro další pokusy – už například to, že buněčný cyklus v oocytech savců nebyl ovlivněn; u kvasinek a somatických buněk má jadérko pro dělení zásadní úlohu. Nicméně oponenti v časopisech byli jiného názoru, práce byla několikrát odmítnuta.“
Naštěstí se nevzdali a zkoumali dál.
„Postupem se zabývala i moje dcera Helena a výsledky jsem přednesl roku 2001 na sympoziu v japonském Kobe. Tam mě oslovila odbornice Sugako Ogushi s dotazem, zda by s námi nemohla na tomto projektu spolupracovat. Následně strávila několik let v Praze, kde jsme se věnovali této problematice.
Výsledkem byla publikace ve SCIENCE. Kromě toho, že práce dokazuje to, že jadérko není nezbytné pro zrání, je v článku obsažena i řada dalších aspektů. Např. množství jadérkového materiálu je v oocytu dáno a pokud je jadérko odstraněno, tento materiál se znovu nenasyntetizuje. Pokud jadérko není přítomno, vývoj embrya se po několika děleních zastavuje.
Podstatná je ale nejvíce ta část, kde se věnujeme přenosu jader. Současná představa je asi ta, že enukleované vejce představuje spíše podpůrné a reprogramační prostředí pro přenesené jádro somatické buňky. Vše ostatní (včetně jadérka) přináší do rekonstruovaného embrya tedy somatická buňka a tento materiál je pak v cytoplasmě transformován.
My jsme však dokázali, že tomu tak není. Jadérko somatické buňky není vůbec schopno nahradit původní jadérkový materiál oocytu a je otázkou, zda vůbec k vývoji klonovaného embrya přispívá. Výsledky dokazují, že přenosy jader jsou mnohem více komplexnější, než jsme předpokládali.“
Ukázali tedy, jak důležitá je organela, která pochází výhradně z vajíčka,
a že jadérko tělní buňky ji nedokáže nahradit. Není to objev jen tak ledajaký. Ing. Josef Fulka ml., PhD., mj. prognózuje: „Možnost manipulací s jadérky pak může např. vést k léčení některých forem neplodnosti u lidí, kde je jeho funkce nedostatečná. Na problematice nadále pracujeme a snažíme se definovat úlohu oocytu při klonovaní v dalších detailech.“
Využití je různorodé
Představte si, že v ženském vajíčku je nesprávný počet jadérek. Nyní se už budou moci vajíčka bezpečně opravovat. Klonování je totiž založeno na přenosu jader, kdy se dědičná informace z vajíčka odstraňuje, na její místo putuje jádro tělní buňky klonovaného jedince. Dosud velmi často končívá nezdarem, hlavně u složitějších živočichů. Nejdéle vzdorovali primáti – teprve nedávno americký vědecký tým naklonoval opičí embryo z kmenové buňky desetiletého makaka. U lidského embrya se to vědcům podařilo dokonce teprve letos, po létech marných pokusů! Od klonování lidského embrya si vědci slibují mj. možnost pěstování tkání pro transplantace, léčbu cukrovky nebo Parkinsonovy nemoci.
Hemagel hned hojí celý svět
Právě se dostává do lékáren nový unikátní zdravotnický prostředek HEMAGEL určený k hojení i velmi rozsáhlých poranění a poškození kůže.
V listopadu 2007 ho poprvé veřejně představili vedoucí představitelé Ústavu makromolekulární chemie (ÚMCH) Akademie věd ČR a zástupci mezinárodní farmaceutické firmy Wake
Jedná se o polymerní nosič v kombinaci s další účinnou látkou, která je původním českým patentem vzniklým v ÚMCH AV ČR. Dokáže velmi účinně vázat volné kyslíkové radikály v ráně. Tím výrazně urychluje hojení, snižuje bolestivost a potlačuje vznik strupů a jizev. Hemagel je účinný i na jinak velmi obtížné léčitelná poškození kůže jako jsou proleženiny nebo tzv. diabetická noha.
Byla to šťastná náhoda?
„Unikátnost našeho objevu spočívá v tom, že se nám podařilo do struktury polymeru zabudovat účinné lapače volných kyslíkových radikálů,“ dozvěděli jsme se od ing. Jiřího Labského, CSc., jednoho z trojice objevitelů.
Třicet let pracoval v oddělení kontaktních čoček, kde se zabýval právě pokusy o navázání lapačů volných kyslíkových radikálů do polymerních struktur. Chemicky tyto lapače patří do skupiny tzv. stéricky stíněných aminů a masově se používají např. v gumárenském průmyslu.
„Při jednom z výzkumů jsme se zabývali chemickými procesy v oku, které je popálené intenzívním UV zářením. Naměřili jsme přitom velké koncentrace právě volných kyslíkových radikálů. Zkusili jsme vytvořit kontaktní čočku, která obsahovala lapače těchto radikálů. A ona dokázala oko velmi rychle vyléčit,“ upřesnil Jiří Labský.
Odtud byl jen krok k použití nové účinné látky i na jiné druhy poranění. Volné kyslíkové radikály totiž masivně vznikají všude tam, kde se objeví poškozený organismus a kde probíhá zánětlivý proces. Látka, do které tým stéricky stíněné aminy zabudoval, je poly(2-hydroxyethylmetakrylát), což je stejný polymer, který stojí za zrodem měkkých kontaktních čoček.
Objev Hemagelu tak navázal na práci zakladatele ÚMCH AV ČR (založen v r. 1959) – profesora Otto Wichterleho, jenž mj. objevil i silon.
Mokré hojení není tabu
Hemagel má několik unikátních výhod:Polymerní matrici tvoří velké makromolekuly, které jsou navzájem propojeny do sítě. To zabraňuje průniku těchto molekul přes kůži do těla, takže zůstávají stále na povrchu rány. Umožňují tak aktivní látce soustavně působit. Gel navíc obsahuje velké množství vody, čímž zajišťuje v ráně tzv. „mokré hojení“, které dále napomáhá léčbě. vysoce účinný prakticky na všechny druhy ran a poranění kůže – od odřenin a řezných ran, přes popáleniny až po velmi těžko hojitelné bércové vředy a proleženiny. Při klinických zkouškách odborníci s překvapením zjistili, že ačkoli ,Hemagel není antivirotikum, dokáže zahojit i opar, ba i projevy lupénky.
Na rakovinné nádory zamíří kouzelné střely
V Ústavu makromolekulární chemie AV ČR ještě chvilku zůstaneme. Vyrábějí tady totiž i tzv. kouzelnou střelu. Tak se nazývá chemická látky, která dokáže mezi přečetnými buňkami lidského těla vyhledat pouze ty rychle se dělící a zhoubné, aby je nekompromisně zničíl!
Více o nich 21. STOLETÍ nedávno vyprávěl muž, jenž se na jejich vývoji podílel – prof. ing. Karel Ulbrich, DrSc. Vede tým, který se věnuje i biolékařským aplikacím, tedy i vývoji moderních léčiv. „Pracujeme s chemoterapeutiky, ale i jinými molekulami, které v organismu nějak ovlivňují životní procesy. Zaměřujeme se zejména na oblast cytostatik, protože to pokládáme za nejdůležitější. Při vývoji cílených terapeutik se snažíme využít polymerů převážně ve formě rozpustné ve vodě a tedy i v organismu.“
Přenesme se v čase o pár roků dál a uvidíme, jak se nejmodernější léky můžou aplikovat: „Naše léčiva budou podávána jako injekce či jako roztok, jaký dostanete při infúzi. U polymerů navrhujeme řadu různých struktur, každá z nich je vhodná pro určitý nádor. Nádory totiž nejsou všechny stejné. Polymer tedy slouží jako jakýsi nosič pro biologicky aktivní molekulu, léčivo, kterým je v našem případě cytostatikum. Hledáme cesty, jak ho k polymeru chemicky přichytit určitou spojkou, která zajistí, že cytostatikum ztratí svou toxicitu (jedovatost) pro organismus a může ji obnovit pouze, uvolní-li se opět z polymeru. V této polymerní formě není cytostatikum aktivní. Dostane se do těla. K tomu musíme použít takový polymer, který tělo nerozezná jako něco cizího. Na některé z mnoha jednotek polymeru se snažíme připojit struktury, které by poznaly receptory typické pro určitý typ buněk, v našem případě buňky nádorové, a k těmto buňkám polymer zavést.“
Boj se odehraje našem těle
Víme, že každá, a tedy i nádorová, buňka má vypracovaný mechanismus, který zajišťuje její dělení a růst. V rámci tohoto mechanismu buňka polymer „spolkne“, pro ni to byla její strava. Enzymy určenými na zpracování potravy – nic zlého netušíc – rozštípe spojku mezi léčivem a nosičem. Tím samozřejmě, uvolní léčivo uvolní – a to ji zabije! Uvolní se totiž cytostatikum které nádorovou buňku likviduje!
Příprava polymerních léčiv, tedy jakéhosi nosiče či nábojnice kouzelné střely, se odehrává zde v ústavu. Nálož však vyrábějí v Mikrobiologickém ústavu AV ČR, Tým vede prof. RNDr. Blanka Říhová, DrSc. Podařilo se jim vyvinout preparát, který funguje zatím u myší a byl účinný i na beznadějně nemocném pacientovi (na základě zvláštního povolení). Prokázal až neuvěřitelné vlastnosti – mj. dopravit cytostatikum přímo do postižených buněk, vyvolává imunitu proti původnímu nádoru, je biologicky snášenlivý, aktivní a neničí zdravé buňky, což dělá třeba chemoterapie.. Celá „kouzelná střela“ (tento termín pro směrované léčivo poprvé použil už v roce 1906 německý lékař Paul Ehrlich) musí být v nemocné buňce štěpitelná buď hydrolyticky, nebo enzymaticky. „Účinek u myší včetně imunity byl takřka stoprocentní,“ řekla 21. STOLETÍ prof. Říhová..Upřesnila, že u nich byl účinný na leukemii, rakovinu tlustého střeva a konečníku, nádory mízních uzlin, očekává se dobrý účinek proti rakovině prsu.
Ještě chvíli si počkáme
Jistě bude čtenáře zajímat, kdy se tyto převratné léky objeví v obecné praxi. Prof. Říhová:„Při optimálním vývoji by klinické zkoušky léku na dobrovolnících mohly začít za pár let.“ V praxi to znamená, že klinické testy a následující povinné registrační řízení, pokud bude lék úspěšný i v léčení lidí, budou trvat ještě pět až devět let. Svět už čeká s nadějí!
Zcela po zásluze prof. Blanka Říhová a prof. Karel Ulbrich převzali v listopadu 2005 Cenu invence, která se uděluje za objev či mimořádný počin uskutečněný v posledních letech.
Rakovina je každá jiná
Nikdy se nemůže najít univerzální lék na zákeřné zhoubné bujení. Jak 21. STOLETÍ upřesnil předseda Ligy proti rakovině prof. MUDr. Zdeněk Dienstbier, DrSc., tato zákeřná choroba si u nás každý rok připíše na 65 000 nových případů. Více než čtvrtinu tvoří rakovina kůže, osminu rakovina tlustého střeva, desetinu rakovina prsu, třináctinu rakovina plic, v žebříčku následují prostata, děloha, žaludek.
Je třeba velice uvítat, že tuzemská farmacuetická společnost ZENTIVA by měla zajistit, aby se unikátní preparát, který se dosud laboratorně vyráběl v gramových objemech, mohl vyrábět v množství desítek kilogramů a později i ve vyšších řádech. Musí vyřešit technologický problém, aby průmyslově vyrobený lék měl stejnou kvalitu jako laboratorní.
Čeští vědci se podíleli na objevu neznámého prvoka
Apicomplexa (výtrusovci) jsou skupinou obligátních parazitů živočichů včetně člověka. Mezi výtrusovce patří například i původce malárie (Plasmodium falciparum), jedné z nejnebezpečnějších lidských parazitóz, která si každý rok vyžádá přes milion obětí.
V této skupině také najdeme prvoka Toxoplasma gondii – teratogenního parazita člověka, který je nebezpečný v akutní fázi infekce, a to zejména pro těhotné ženy a pacienty s poruchami imunity.
V polovině šedesátých let 20. století vědci v buňce výtrusovců objevili mnohomembránový útvar neznámého původu i funkce. Až koncem století zjistili, že se jedná o nefotosyntetický pozůstatek plastidu, který je pro buňku parazita nepostradatelný. Bylo tedy zřejmé, že prapředek výtrusovců žil jako fotosyntetická řasa.
Tento hypotetický předchůdce výtrusovců se stal objektem intenzivního hledání, obvykle mezi zástupci jediné, blízce příbuzné, fotosyntetické skupiny – obrněnkami (Dinophyta nebo také dinoflageláti). Všechny obrněnky se však od výtrusovců poměrně velmi liší, a to včetně jejich plastidů, které často obsahují neobvykle organizovaný a silně redukovaný genom.
Schovával se v korálech
Vědcům z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích (ve spolupráci s kolegy z Austrálie, Skotska a USA) podařilo nalézt a izolovat z korálů fotosyntetického předka výtrusovců, molekulárně ho charakterizovat a určit jeho fylogenetickou pozici. Dokázali, že se jedná o nejbližšího fotosyntetického příbuzného parazitů kmene Apicomplexa, který nese řadu morfologických i molekulárních znaků společných s výtrusovci. Předpokládá se, že nový prvok se bude používat pro testování léků proti výtrusovcům a výrazně tak zlevní jejich vývoj.
Formální popis nového prvoka a studie o jeho evolučním původu vyšel v posledním čísle britského renomovaného vědeckého časopisu NATURE.
Hovoříme s předsedou Akademie věd ČR prof. RNDr. Václavem Pačesem, DrSc.: Objeví se nové objevy?
Pane předsedo, jaké je současné postavení české vědy ve světě pokud jde o významné objevy?
Česká věda jako celek není ve světě na nějakém zářivě předním místě. Jsou k tomu sice i nějaké objektivní důvody, ale na ty se nelze vymlouvat do nekonečna.
Musíme daleko více podporovat excelenci – a to i na úkor podprůměru. Význam výsledků vědecké práce se sice měří obtížně, ale při nejmenším v přírodovědných oborech to možné je. Sledují se publikace, v jak významném časopise vyšly a jaké mají ohlasy. K tomu existují celosvětové databáze.
Přesto čeští vědci dosahují občas světových úspěchů. Jaké vy osobně považujete za nejdůležitější v roce 2007?
Loni byly za účasti českých astrofyziků pozorovány částice kosmického záření s energiemi až stomilionkrát vyššími, než dokáží fyzici získat uměle v nejvýkonnějších urychlovačích částic. Mnozí fyzici se dokonce domnívali, že částice s tak vysokou energií nemohou ve vesmíru vůbec existovat. Poprvé se podařilo ukázat, že tyto extrémně energetické částice nepřicházejí z vesmíru rovnoměrně, nýbrž jen z určitých směrů, takže odborníci jsou na stopě odhalení kosmických zdrojů jejich urychlování.
Objev byl ohlášen mezinárodním týmem téměř 400 odborníků ze 17 zemí pěti světadílů na observatoři Pierra Augera v Argentině. Tato obří observatoř v argentinské pampě na území tří tisíc kilometrů čtverečních je sama technickým zázrakem. Sestává ze 24 širokoúhlých světelných komor a z 1 500 pozemních detektorů kosmického záření, které od roku 2004 dnem i nocí sbírají data. Právě toto velkorysé uspořádání umožnilo tak významný objev.
Můžete uvést nějaký další příklad?
Významným výsledkem, ani ne snad objevem, je vypracování programového systému, který umožňuje rozlišení obrazu převyšující rozlišovací schopnost použité kamery. Systém je založen na analýze série nedokonalých snímků. Program je výsledkem práce našich fyziků z Akademie věd a bude mít velký praktický význam, například v kriminalistice a v lékařství.
Jste světoznámým genetikem. Co vás zaujalo v této oblasti?
V mém oboru – v genomice se loni se zajímavými výsledky, jak se říká, roztrhl pytel. Hlavním hitem je personifikovaná genomika, tedy čtení úplné dědičné informace konkrétních jedinců. V loňském roce si přečetli svou dědičnou informaci nositel Nobelovy ceny James Watson a guru aplikované genomiky Craig Venter. Personifikovaná genomika bude mít obrovský význam pro individualizovanou medicínu, kdy bude možné „šít léčbu na míru“ jednotlivému pacientovi podle jeho zakódovaných vlastností. Jiným úspěchem genomiky byla syntéza umělého genomu. Podaří se z něj vykřesat živoucí buňku?
